DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL ) PARA Daphnia pulex

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1 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL ) PARA Daphnia pulex TERESITA ROJAS MARTINEZ ANGELA VARGAS REYES UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIAS PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTA Y SANITARIA BOGOTÁ D.C 2009

2 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL ) PARA Daphnia pulex TERESITA ROJAS MARTINEZ ANGELA VARGAS REYES Trabajo de grado para optar al Título de Ingenieros Ambientales y sanitarios Director PEDRO MIGUEL ESCOBAR MALAVER QUÍMICO INDUSTRIAL LIC. QUÍMICO Y BIOLOGÍA UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍAS PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTA Y SANITARIA BOGOTÁ D.C 2009

3 Nota de aceptación: Firma del Director de Tesis Firma del Jurado Firma del Jurado Bogotá D.C., Abril de 2009

4 A mi familia, porque sin ella no hubiera sido posible ser quien soy y llegar hasta donde estoy, por entregarme lo mejor de ellos, transmitirme seguridad y colmarme de confianza para continuar, a Dios por ser mi luz espiritual, por darme sosiego en los momentos de incertidumbre y por llenarme de bendiciones enviándome un angelito desde el cielo, regalo divino que ha dado un nuevo rumbo a mi vida; y a todos aquellos seres queridos que en momentos de flaqueza estuvieron junto a mi para brindarme su apoyo. Teresita Rojas Martínez

5 A Dios por ser mi constante compañero, guía y por darme las oportunidades que he tenido; a mi Madre por que sin ella no hubiera podido alcanzar este logro tan grande para mi vida, ya que siempre a pesar de las circunstancias me brindo su apoyo y me tiene donde estoy; a mi abuela por sus constantes oraciones para que Dios me iluminara y acompañara en mi camino; a toda mi familia por su apoyo y comprensión en todos los momentos de mi vida; y a aquellas personas que en el momento de llegar a mi vida me llenaron de fortaleza y apoyo cuando pensaba caer. Gracias a todos por ayudarme a alcanzar un logro mas en mi vida. Ángela Vargas Reyes

6 AGRADECIMIENTOS Las Autoras de esta investigación expresan sus agradecimientos a: A Pedro Miguel Escobar nuestro director de tesis, quien no solamente nos brindo sus conocimientos si no también el apoyo para llevar a cabo este proyecto con sus sabios consejos. A Oscar Fernando Contento laboratorista de ambiental por la colaboración y amistad que nos brindó. A Hooveer Barón, laboratorista de química por el préstamo de materiales. A nuestros compañeros de bioensayos con los que pudimos compartir diferentes experiencias e intercambiar conocimientos en lo referente a nuestras investigaciones. Al señor Romualdo Virgüez, Dueño de la industria NICROZINC LTDA. Por permitirnos trabajar en su empresa y disponer de un espacio para la ubicación del humedal diseñado para el tratamiento de su vertimiento. A la señora Bertha y demás trabajadores de la industria NICROZINC LTDA. Por su colaboración durante el desarrollo del proyecto. Al profesor Roberto Balda por el asesoramiento que nos dio en cuanto al diseño y sus grandes consejos y enseñanzas. A toda la facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria y su cuerpo de docentes, porque cada uno de ellos de uno u otra forma nos ayudaron a culminar con este trabajo y nos ofrecieron su colaboración y amistad. Al Humedal Santa María del Lago, por colaborarnos con la extracción del material vegetal para el diseño propuesto.

7 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex GLOSARIO Batería de ensayo: Combinación de diversos ensayos de toxicidad con diferentes organismos. Bioensayo: Ensayo de toxicidad en el cual se evalúan los efectos de los contaminantes sobre la biota, por medio de la exposición de grupos de organismos, a determinadas concentraciones del tóxico por un tiempo determinado. Bioensayo agudo: Ocurre dentro de un período corto (minutos, horas o algunos días) en relación con el período de vida del organismo de ensayo. Biomagnificación: El proceso por el cual las concentraciones de los contaminantes aumentan al pasar sucesivamente a través de la cadena alimenticia, lo que origina que cada animal tenga en sus tejidos concentraciones más altas que hubo en su comida. Biota: conjunto de especies de plantas, animales y otros organismos que ocupan un área dada. Carta control: Gráfico utilizado para seguir cambios a través del tiempo del punto final medido para compuesto tóxico de referencia. En el eje X se gráfica la fecha del ensayo, y en el eje Y, la concentración tóxica efectiva. Se toman como límite de alerta dos desviaciones estándar de la media histórica de la concentración letal media. Contaminación del agua: Es la incorporación al agua de materias extrañas, como microorganismos, productos químicos, residuos industriales, y de otros tipos o aguas residuales. Estas materias deterioran la calidad del agua y la hacen inútil para los usos pretendidos. Contaminante: Sustancia ajena, presente en un sistema natural en una concentración mas elevada de lo normal por causa de actividad antrópica directa o indirecta. En un sentido más amplio se define como la presencia de cualquier agente físico, químico o biológico, o de combinaciones de los mismos en lugares, formas y concentraciones tales y con tal duración que sean o puedan ser nocivas para la salud, la seguridad o bienestar de la población, o perjudiciales para la vida animal y vegetal, o que impidan el uso y goce de las propiedades y lugares de recreación. Control: Evaluación de la respuesta tóxica con una sustancia de referencia, utilizada para controlar la sensibilidad de los organismos en el momento en el cual se evalúa el tóxico. CE 50/CL 50: Concentración efectiva o de inhibición media. Concentración de la sustancia tóxica en agua, suelo o sedimento que se estima afecta al 50% de los organismos de ensayo. La CE 50 y sus límites de confianza (95%) son usualmente derivados de análisis estadístico. 1 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

8 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Cuerpo de agua: Un cuerpo de agua es una masa o extensión de agua como un lago, mar u océano que cubre parte de la Tierra u otro planeta. Algunos cuerpos de agua son artificiales, como estanques, pero la mayoría son naturales. Pueden contener agua salada o agua dulce. Daphnia pulex (Cladóceros): Crustáceos pequeños, utilizados como bioindicador ambiental de efluentes dulceacuícolas en ensayos ecotoxicológicos sensibles a sustancias tóxicas presentes en los cuerpos de agua. Dilución: Es el bajar la concentración de una solución, mediante la adición de más solvente. El factor de dilución, es la relación volumétrica entre solvente y soluto. Dureza: Concentración en el agua de sales de calcio y magnesio. Se suele expresar en mg/l de carbonato de Calcio. Ecosistema: Unidad natural de partes vivas e inertes que interactúan para producir un sistema estable en el cual el intercambio entre materia viva y no viva sigue una vía circular. Ecosistema acuático: Los ecosistemas acuáticos son aquellos en los cuales los animales y plantas viven o se relacionan con seres vivos en el agua. Efipios: Cápsula protectora, la cual se encuentra en la cámara incubadora de las Daphnia pulex, engrosando sus paredes, en ella se desarrollan los machos de esta especie, cuando cambian las condiciones favorables del ambiente o el cultivo. Su característica principal es su color oscuro y se observan dos huevos grandes. Ecotoxicología: Rama de la ciencia que estudia y analiza los efectos de agentes químicos y físicos sobre organismos vivos, con particular atención a poblaciones y comunidades de ecosistemas definidos. Ensayo de toxicidad: Determinación del efecto de una sustancia tóxica sobre un grupo de organismos seleccionados bajo condiciones definidas. Mide las proporciones de los organismos afectados o el grado de efecto luego de la exposición a la muestra. Humedales Artificiales de Flujo Superficial: Este tipo de Humedales, se puede emplear tanto como tratamiento secundario como tratamiento avanzado de las aguas residuales, consta de un conjunto de balsas o canales paralelos, con vegetación emergente (aneas, carrizos, juncias, juncos, etc.) y niveles de agua poco profundos (0,1-0,6 m). Neonatos: Crustáceos de la especie Daphnia pulex, de 6 a 24 horas de nacidos en condiciones controladas de laboratorio. Nivel trófico: Un nivel trófico es la posición de una especie en la red alimenticia (cadena alimenticia), es decir, su nivel de alimentación, por lo tanto el paso de energía de un organismo a otro ocurre a lo largo de una cadena trófica o alimentaría, es decir, una secuencia de organismos relacionados unos con otros. 2 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

9 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Partenogénesis: Es una forma de reproducción basada en el desarrollo de células sexuales femeninas no fecundadas. Puede interpretarse tanto como reproducción asexual o como sexual monogamética, puesto que interviene en ella una célula sexual o gameto. Plomo: Elemento químico del grupo IV de la tabla periódica. Número atómico 82 y masa atómica Denso, blando, maleable y dúctil, de bajo punto de fusión, resistente a muchos ácidos, aunque no a todos y opaco a los rayos X. Sus propiedades hacen que posea numerosas aplicaciones (industria química y metalúrgica y construcción). El plomo y sus compuestos son tóxicos para los seres vivos, produciendo en el hombre la grave enfermedad llamada saturnismo. Es un contaminante importante y que tiende a acumularse. Símbolo Pb. Pruebas de toxicidad: Herramienta utilizada para obtener información útil para lograr la protección de los organismos acuáticos de una especie determinada o, de todas las comunidades que integran la biota de un ecosistema, de los peligros ocasionados por las substancias peligrosas arrojadas al ambiente por el hombre. Punto final: Respuesta del organismo para mostrar el efecto que se utiliza para indicar la finalización del ensayo, definido por un porcentaje de organismos y un tiempo de exposición. Replica: Batería de ensayo que contiene un número especificado de organismos en una concentración dilución de muestra definida o de agua de dilución como control. Toxicidad: Es una medida usada para medir el grado tóxico ó venenoso de algunos elementos. Capacidad de una sustancia química de producir daño a un organismo. Toxicidad aguda: Efecto adverso (letal o subletal) inducido sobre los organismos de ensayo en prueba durante un período de exposición de la sustancia tóxica, usualmente de pocos días. Toxicidad crónica: Efecto toxico causado a los organismos utilizados en los bioensayos acuáticos relacionados con causar cambios en el apetito, crecimiento, metabolismo, reproducción, movilidad o la muerte en un periodo de cinco (5) días en adelante. Tóxico: Sustancias que pueden causar la muerte o lesiones graves o que pueden ser nocivas para los seres vivos, si se ingieren o inhalan o entran en contacto con la piel. Tóxico de referencia: Sustancia química utilizada en bioensayos de toxicidad, cuyo efecto en los organismos, a determinadas concentraciones, es conocido y por lo tanto permite establecer el estado de respuesta de los organismos de prueba empleados, así como comparar los resultados intra e inter laboratorios. El uso de estos tóxico, proporciona también una evaluación general de la precisión (estabilidad y reproducibilidad del método a través del tiempo). 3 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

10 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Zinc: o cinc es un elemento químico del grupo VIII de la tabla periódica. Número atómico 30, masa atómica Es un metal denso, presente en la naturaleza en minerales como blenda, smithsonita y calamina. Tiene aplicaciones industriales (galvanizados, aleaciones, pinturas, etc.). Es un micronutriente esencial. Las sales de zinc son tóxicas en concentraciones elevadas. Símbolo Zn. 4 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

11 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex RESUMEN En esta investigación se determinó la concentración letal media (CL ) de plomo y zinc mediante bioensayos de toxicidad, a partir de microorganismos acuáticos como Daphnia pulex (neonatos de 6 24 horas de nacidos). Al realizar pruebas de toxicidad, se debe tener en cuenta la estandarización de las mismas, mediante la determinación de la inhibición de la movilidad (mortalidad) utilizando Dicromato de Potasio (K 2 Cr 2 O 7 ) como tóxico de referencia, estableciendo la CL promedio y el rango de sensibilidad. Las pruebas de toxicidad se realizaron con sustancias puras para los metales de plomo y zinc, vertimiento crudo y tratado de la empresa de galvanotecnia NICROZINC LTDA.; se realizaron 10 ensayos en un periodo de 48 horas cada uno, tiempo manejado por el ciclo de vida de la Daphnia pulex, (esta especie es adaptada a las condiciones de laboratorio). Con los resultados del porcentaje de mortalidad de la Daphnia pulex obtenido de las pruebas, se realizo un análisis estadístico utilizando el método de varianza denominado ANOVA con la ayuda del Sofware Excel, para obtener la concentración letal media (CL ), los cuales fueron llevados anteriormente al método Probit para observar la aceptabilidad de estos resultados. Después de terminar la investigación, se diseño un tratamiento a nivel piloto para el vertimiento de la industria anteriormente nombrada, con el fin de generar una remoción por debajo de la CL El diseño desarrollado fue un Humedal de Flujo Superficial, ya que se contaba con estudios anteriores que demostraban la eficiencia de los mismos en cuanto a disminuir la concentración de metales pesados. 5 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

12 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex ABSTRACT This study determined the median lethal concentration of lead and zinc through bioassays toxicity, based on aquatic organisms as Daphnia pulex (for infants 6 to 24 hours of live). In conducting toxicity tests, we must take into account the standardization of them, by identifying the inhibition of mobility (mortality) using potassium dichromate (K 2 Cr 2 O 7 ) as toxic reference, establishing the LC average and ranking sensitivity. Toxicity tests were performed with pure substances for the metals lead and zinc, dumping of raw and treated electroplating company NICROZINC LTDA., 10 trials were conducted over a period of 48 hours each time managed by the life cycle of Daphnia pulex, (this species is adapted to laboratory conditions). With the results of the percentage of mortality of the Daphnia pulex obtained of the tests (proofs), I realize a statistical analysis using the method of variance named ANOVA with the help of the Sofware Excel, to obtain the lethal average concentration (CL50-48), which were taken previously to the method Probit to observe the acceptability of these results. After completing the investigation, design a treatment at the pilot for the dumping of the above named industry in order to generate a clearance below the LC The design was developed for a surface flow wetland, as it was with previous studies that showed the same efficiency in reducing the concentration of heavy metals. 6 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

13 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS MARCO TEÓRICO ECOSISTEMAS ACUÁTICOS Tipos de Ecosistemas Ecosistemas Lénticos o de Aguas Quietas Ecosistemas Lóticos o de Aguas Corrientes Ecosistemas de Humedal ENSAYOS DE TOXICIDAD O BIOENSAYOS Tipos de Bioensayos Ensayos de Respuesta Directa Bioensayos de Respuesta Indirecta TOXICIDAD Efecto Tóxico 28 7 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

14 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Toxicidad Aguda Pruebas de Toxicidad Ecotoxicidad Crónica INDICADORES DE TOXICIDAD Concentración Letal Media (CL50) Dosis Letal Media (DL50) Exposición Respuesta BIOINDICADORES Daphnia pulex Clasificación científica Morfología Alimentación Manejo y dosificación del alimento en el laboratorio Reproducción Partenogénesis Reproducción Sexual Hábitat Ciclo biológico de la Daphnia pulex ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

15 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Cultivo Mantenimiento de los cultivos en el laboratorio METALES PESADOS PLOMO Características del Plomo Efectos en la Salud Cómo reacciona el plomo con el agua Solubilidad del plomo y de sus compuestos Por qué el plomo está presente en el agua Efectos medioambientales del plomo en el agua Efectos en la salud que produce el plomo en el agua ZINC Características del zinc Usos más frecuentes Importancia Efectos sobre la salud Efectos sobre el medio ambiente Presencia del zinc en el agua ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

16 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Reacción del zinc en el agua Solubilidad del zinc en el agua Efectos ambientales del zinc presente en el agua Efectos en la salud por la presencia del zinc en el agua INDUSTRIA DE GALVANOTECNIA Descripción del proceso productivo Desengrase Enjuague Decapado Enjuague Flux Secado Inmersión en zinc Enfriamiento GENERALIDADES DE LA INDUSTRIA GALVANOTECNIA NICROZINC LTDA MATERIA PRIMA PROCESO DE RECUBRIMIENTO ELECTROLÍTICO ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

17 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex 3.3 EQUIPOS UTILIZADOS METODOLOGÍA Fase 1. Diseño Experimental Variable independiente Variable dependiente Constantes FASE 2. INICIO Y MANTENIMIENTO DEL CULTIVO CON Daphnia pulex Preparación de agua reconstituida Preparación de Medio Bristol y Cultivo de Algas Verdes Conteo de Algas Mantenimiento de los cultivos de Daphnia pulex Fase 3. Pruebas preliminares y definitivas de toxicidad y sensibilidad Ensayos de toxicidad Preparación de las soluciones Fase 4. Diseño del tratamiento Análisis antes y después del tratamiento Obtención del Índice Toxicológico ANÁLISIS DE RESULTADOS Rendimiento del Cultivo y Mantenimiento (Daphnia pulex) Ensayos de Toxicidad Pruebas de Sensibilidad Análisis Probit ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

18 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Análisis de Varianza Pruebas Toxicológicas con Zinc Análisis Probit Análisis de Varianza Pruebas Toxicológicas con Plomo Análisis Probit Análisis de Varianza Vertimiento Crudo NICROZINC LTDA Caracterización del Vertimiento Crudo NICROZINC LTDA Análisis de la Caracterización Fisicoquímica de NICROZINC LTDA Análisis Probit Análisis de Varianza Obtención de la carga toxicológica e índice toxicológico del vertimiento Índice toxicológico del vertimiento Vertimiento Tratado NICROZINC LTDA Caracterización del Vertimiento Tratado Pruebas toxicológicas con el vertimiento tratado Ensayos con el vertimiento tratado Análisis Probit Análisis de Varianza Obtención de la carga toxicológica e índice toxicológico del vertimiento tratado.112 CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOS 12 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

19 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex LISTA DE TABLAS Tabla 1. Requerimiento de Alimento 35 Tabla 2. Condiciones óptimas de laboratorio para el mantenimiento del cultivo de Daphnia pulex..40 Tabla 3. Condiciones para el mantenimiento de los cultivos..64 Tabla 4. Reactivos y dosis para preparar el agua de dureza..65 Tabla 5. Parámetros óptimos del agua reconstituida 66 Tabla 6. Reactivos y cantidades de dosificación para preparar el medio Bristol.68 Tabla 7. Caracterización del vertimiento.79 Tabla 8. Rangos de índices toxicológicos..80 Tabla 9. Conteo de neonatos por cultivo 82 Tabla 10. Condiciones de mantenimiento del cultivo Daphnia pulex...84 Tabla 11. Pruebas toxicológicas con Dicromato de Potasio 86 Tabla 12. Carta de control para pruebas de sensibilidad con Dicromato de Potasio..87 Tabla 13. Concentración Letal Media con Daphnia pulex y su respectiva varianza (pruebas definitivas).89 Tabla 14. Resultados de Sensibilidad con Daphnia pulex de estudios anteriores..90 Tabla 15. Pruebas toxicológicas preliminares con sustancia pura Zinc 91 Tabla 16. Pruebas toxicológicas definitivas con sustancia pura Zinc 91 Tabla 17. Carta de Control de las pruebas con sustancia pura Zinc.92 Tabla 18. Concentración Letal Media Zinc y su respectiva varianza (pruebas definitivas) 94 Tabla 19. CL 50 de Zinc en especies acuáticas...95 Tabla 20. Pruebas Toxicológicas preliminares con sustancia pura Plomo...95 Tabla 21. Pruebas Toxicológicas definitivas con sustancia pura Plomo...96 Tabla 22. Carta de Control de las pruebas con sustancia pura Plomo ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

20 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Tabla 23. Concentración Letal Media del Plomo y su respectiva varianza (pruebas definitivas).99 Tabla 24. CL 50 de Plomo en especies acuáticas.100 Tabla 25. Caracterización de parámetros fisicoquímicos vertimiento crudo industria NICROZINC LTDA 101 Tabla 26. Comparación de parámetros fisicoquímicos de la industria NICROZINC LTDA., con la legislación Colombiana 102 Tabla 27. Pruebas toxicológicas preliminares con el vertimiento.102 Tabla 28. Pruebas toxicológicas definitivas con el vertimiento.103 Tabla 29. Carta de control de las pruebas con el vertimiento crudo 104 Tabla 30. Concentración Letal Media del vertimiento crudo y su respectiva varianza (pruebas definitivas).105 Tabla 31. Caracterización de parámetros fisicoquímicos vertimiento tratado industria NICROZINC LTDA 107 Tabla 32. Comparación de parámetros fisicoquímicos del vertimiento tratado de la industria NICROZINC LTDA., con la Resolución 1074/ Tabla 33. Comparación de parámetros fisicoquímicos del vertimiento tratado de la industria NICROZINC LTDA., con el Decreto 1594/ Tabla 34. Pruebas toxicológicas con el vertimiento tratado..109 Tabla 35. Carta de control de las pruebas con el vertimiento tratado.110 Tabla 36. Concentración Letal Media del vertimiento tratado y su respectiva varianza ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

21 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex LISTA DE FIGURAS Figura 1. Daphnia pulex (hembra) 34 Figura 2. Etapas del proceso de galvanizado.57 Figura 3. Test de ensayos...64 Figura 4. Preparación de agua reconstituida 67 Figura 5. Preparación de medio Bristol..71 Figura 6. Conteo de Algas 74 Figura 7. Mantenimiento del cultivo ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

22 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex LISTA DE FOTOS Foto 1. Daphnia pulex...33 Foto 2. Daphnia pulex 34 Foto 3. Daphnia pulex (hembras con huevos)..37 Foto 4. Reactivos y preparación de agua reconstituida...65 Foto 5. Acuario con agua destilada.66 Foto 6. Aireación del agua 66 Foto 7. Autoclave 69 Foto 8. Medio Bristol en Autoclave..69 Foto 9. Montaje Alimento...69 Foto 10. Centrifuga.70 Foto 11. Conteo de algas..70 Foto 12. Separación...75 Foto 13. Daphnia pulex adulta.75 Foto 14. Cultivo ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

23 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex LISTA DE GRÁFICAS Gráfica 1. Rendimiento de un cultivo de Daphnia pulex.83 Gráfica 2. Concentración Letal Media con Dicromato de Potasio (K 2 Cr 2 O 7 ) 88 Gráfica 3. Concentración Letal Media del Zinc..93 Gráfica 4. Concentración Letal Media del Plomo..97 Gráfica 5. Concentración Letal Media del vertimiento Gráfica 6. Índice toxicológico de la industria de Galvanotecnia NICROZINC LTDA 106 Gráfica 7. Concentración Letal Media del vertimiento tratado..109 Gráfica 8. Índice toxicológico del vertimiento tratado NICROZINC LTDA..112 Gráfica 9. Comparación entre el Índice toxicológico del vertimiento crudo con el vertimiento tratado de NICROZINC LTDA ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

24 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex LISTA DE DIAGRAMAS Diagrama 1. Orden para realizar la lectura en la Cámara de Neubauer.73 Diagrama 2. Metodologia Desarrollada ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

25 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex LISTA DE ANEXOS ANEXO A. Tratamiento del vertimiento con contenido de plomo y zinc de la industria NICROZINC LTDA., por medio de un Humedal de flujo Superficial ANEXO B. Marco Legal ANEXO C. Protocolo LB01 Água Reconstituída ANEXO D. Protocolo LB02 Médio Bristol ANEXO E. Protocolo LB03 Conteo Cámara Neubauer ANEXO F. Protocolo LB04 Mantenimiento del Cultivo ANEXO G. Protocolo LB05 Pruebas de Toxicidad ANEXO H. Protocolo LB06 PROBIT ANEXO I. Protocolo LB07 ANOVA ANEXO J. Ecotoxicidad y acción toxicológica del plomo ANEXO K. Ciclo del Plomo ANEXO L. Artículo Científico (DESARROLLOS DE NIVELES GUÍA NACIONALES DE CALIDAD DE AGUA AMBIENTE CORRESPONDIENTES A PLOMO). ANEXO M. Artículo Científico (DESARROLLOS DE NIVELES GUIA NACIONALES DE CALIDAD DE AGUA AMBIENTE CORRESPONDIENTES A ZINC) ANEXO N. Artículo Científico (Folleto informativo de tecnología de aguas residuales. Humedales de flujo libre superficial) ANEXO Ñ. Artículo Científico (RECIENTES APLICACIONES DE LA DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES CON PLANTAS ACUÁTICAS) ANEXO O. Fotos diseño humedal ANEXO P. Planos 19 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

26 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex INTRODUCCIÓN La mayoría de las industrias generan vertimientos y según su proceso productivo pueden contener metales pesados como, el plomo, zinc, entre otros. Estos vertimientos son arrojados a cuerpos de agua los cuales son afectados por los desechos, colocando en riesgo el ecosistema y alterando la flora y fauna. Los ensayos de toxicidad permiten determinar los límites establecidos para los distintos contaminantes, evaluar el impacto de mezclas sobre las comunidades de los ambientes que las reciben y comparar la sensibilidad de una o más especies a distintos tóxicos o a diferentes condiciones para el mismo tóxico. Es útil para la investigación básica del fenómeno de toxicidad, establecer criterios o patrones de calidad de aguas superficiales o efluentes, la evaluación del impacto ambiental y del riesgo ecológico y el monitoreo de las condiciones de un cuerpo de agua. Con este proyecto se busca determinar la concentración letal media (CL ) de metales como el Plomo y Zinc, mediante ensayos de toxicidad, utilizando un organismo bioindicador como lo es la Daphnia pulex. Estos bioensayos se llevaron a cabo con un determinado número de organismos y en condiciones estandarizadas que reproducen en forma parcial las condiciones naturales del ambiente. El vertimiento analizado para el desarrollo de este trabajo es el generado por la industria NICROZINC LTDA., a la cual se le diseño un tratamiento de tipo biológico (para el caso un humedal de flujo superficial), con el fin de disminuir la concentración de los metales pesados presentes en sus residuos líquidos, especialmente las de Plomo y Zinc, reduciéndolas hasta estar por debajo de la concentración letal media (CL ) obtenida en el laboratorio con la especie Daphnia pulex. El humedal de flujo superficial o libre al estar formado de material vegetal y varios medios filtrantes, garantiza que dichos metales sean absorbidos y retenidos durante el proceso, mostrando gran efectividad en la remoción. Además no genera un residuo peligroso como podrían ser las plantas secas, ya que se garantiza presencia de agua todo el tiempo dentro del mismo, lo que permite conservar el material. 20 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

27 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex 1. OBJETIVOS 1.1. OBJETIVO GENERAL Diseñar un sistema a nivel piloto para la remoción de plomo y zinc por debajo de la concentración letal media (CL ) para Daphnia pulex. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Realizar pruebas de sensibilidad con Dicromato de Potasio (K 2 Cr 2 O 7 ) en las Daphnia pulex. Realizar pruebas de toxicidad con plomo y zinc en las Daphnia pulex determinando la concentración letal media en 48 horas. Proponer un sistema de tratamiento para el vertimiento con contenidos de plomo y zinc de la industria galvanotecnia. Realizar el diseño a nivel piloto de un sistema de remoción de plomo y zinc reduciendo la concentración letal media con el fin de mitigar los impactos generados por estos metales. Evaluar la eficiencia del sistema de remoción propuesto por medio de una comparación de los resultados obtenidos en los ensayos antes del tratamiento y después del mismo y por el análisis de la concentración de estos. 21 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

28 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex 2 MARCO TEÓRICO 2.1 ECOSISTEMAS ACUÁTICOS El agua como componente esencial de la vida, constituye el principio de la biodiversidad. Permite comprender las complejas relaciones entre seres vivos (diversidad de peces - animales y plantas). Colombia, por su privilegiada situación geográfica, tiene abundantes reservas y cursos de agua que se encuentran dispersos a lo largo y ancho de su territorio. En las cordilleras central y oriental abundan los diferentes ecosistemas acuáticos que cumplen una función esencial en la conservación de la flora y fauna y en su mayoría son el nacimiento de ríos que son de vital importancia para los pobladores Tipos de Ecosistemas Los ecosistemas acuáticos se dividen en dos grupos: los de agua dulce (ríos, lagos, humedales), y los ecosistemas marinos (mares, estuarios). Los ecosistemas de agua dulce se pueden clasificar en dos: de aguas quietas o lenticos (lago, estanque, pantano, charcas), y de aguas corrientes o lóticos (manantial, riachuelo, arroyo), río Ecosistemas Lénticos o de Aguas Quietas Son ecosistemas de aguas estancadas y están representados principalmente por lagos, estanques o charcas; varían mucho en tamaño, ya que se pueden encontrar desde pequeños estanques hasta enormes lagos que cubre miles de kilómetros cuadrados. La principal diferencia entre los ecosistemas lénticos y lóticos reside en la tasa de renovación del agua, que en los sistemas lacustres es mucho menor y puede llegar a varios años, pero que es necesaria para el aporte de oxígeno y nutrientes. 22 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

29 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Ecosistemas Lóticos o de Aguas Corrientes Los arroyos, quebradas y ríos constituyen un tipo principal de ecosistemas acuáticos que se diferencia por el continuo y rápido flujo de sus aguas; esto crea condiciones especiales para la vida y para la organización de las estructuras y procesos ecológicos básicos: flujos de energía, materia, información, mantenimiento de los equilibrios ecológicos, generación de biodiversidad, sucesión. Un rasgo importante es la estructura longitudinal y altitudinal de los sistemas loticos, que determina diferencias entre las partes altas y bajas de un mismo cuerpo de agua, el cual puede verse como un continuo que varía a medida que desciende; más complejo y maduro en las partes bajas que en las altas Ecosistemas de Humedal Son los ecosistemas más productivos del mundo y desempeñan diversas funciones como control de inundaciones, puesto que actúan como esponjas almacenando y liberando lentamente el agua de lluvia; protección contra tormentas; recarga y descarga de acuíferos; control de erosión; retención de sedimentos y nutrientes. Los humedales son sistemas altamente dinámicos sujetos a una amplia gama de factores naturales que determinan su modificación en el tiempo, aún en ausencia de perturbación. 2.2 ENSAYOS DE TOXICIDAD O BIOENSAYOS 1 Los ensayos de toxicidad son los bioensayos empleados para reconocer y evaluar los efectos de los contaminantes sobre la biota. En los bioensayos se usa un tejido vivo, organismo, o grupo de organismos, como reactivo para evaluar los efectos de cualquier sustancia fisiológicamente activa. Estos ensayos, básicamente, consisten en la exposición de grupos de organismos, a determinadas concentraciones del tóxico por un tiempo determinado. Los organismos deben estar en buenas condiciones de salud, previamente aclimatados a las condiciones del ensayo, y se mantienen en condiciones ambientales constantes. Además se dispone de grupos de control (que no se exponen al tóxico). 1 Scafati, Laura; Melendi L., Daniel. Breve enciclopedia del ambiente. En línea. 25 de Marzo de 2008< A. Puig. 23 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

30 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Luego se miden y registran los efectos biológicos observados en cada uno de los grupos control y tratados y, posteriormente, se efectúa un análisis estadístico de los datos obtenidos. Los efectos tóxicos a evaluar pueden ser: mortalidad, inmovilidad, inhibición del crecimiento de la población, alteración del comportamiento, etc. Se determinan distintas variables como, por ejemplo, la concentración letal 50 (CL 50 ), que es la concentración letal para el 50 % de los individuos expuestos. Las condiciones de los cultivos y los ensayos deben estar altamente estandarizadas para permitir la comparación de los resultados. Los ensayos de toxicidad permiten establecer los límites permitidos para los distintos contaminantes, evaluar el impacto de mezclas sobre las comunidades de los ambientes que las reciben y comparar la sensibilidad de una o más especies a distintos tóxicos o a diferentes condiciones para el mismo tóxico. Es útil para la investigación básica del fenómeno de toxicidad, establecer criterios o patrones de calidad de aguas superficiales o efluentes, la evaluación del impacto ambiental y del riesgo ecológico y el monitoreo de las condiciones de un cuerpo de agua. Los ensayos pueden ser de laboratorio (con un número reducido de especies, y en condiciones estandarizadas que reproducen sólo en forma muy parcial las condiciones naturales en el ambiente), o de campo (con encierros sometidos a las condiciones del medio). Mediante los ensayos de toxicidad se estudian las relaciones dosis o concentración, efecto y dosis o concentración - respuesta (efecto: cambio biológico evaluable por una escala de intensidad o severidad; respuesta: proporción de la población expuesta que manifiesta un efecto definido). Los organismos empleados para los ensayos deben tener alta sensibilidad a los tóxicos, ya que al establecer las concentraciones seguras para ellos se espera proteger a todo el ecosistema, pero hay que tener en cuenta que distintas especies tienen diferente sensibilidad a distintas sustancias químicas. Más de 150 especies desde bacterias hasta mamíferos se usaron como organismos para test, pero sólo unas 40 tuvieron cierta aprobación oficial. De todos modos, ninguna especie aislada podría representar adecuadamente un ecosistema entero en sensibilidad toxicológica, por lo que hay organizaciones que 24 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

31 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex recomiendan una serie de ensayos crónicos incluyendo, por ej.: algas, dáfnidos y peces. Se utilizan métodos integrados (secuencial, para evaluar la toxicidad de sustancias químicas puras, y simultáneo, para deshechos que contienen varias sustancias diferentes). Los ensayos deberían complementarse con monitoreos biológicos y el uso de indicadores ecológicos Tipos de Bioensayos Existen dos tipos de bioensayos que son los de respuesta directa y los de respuesta indirecta, pero dentro de cada uno de estos se encuentran otros tipos los cuales se explicaran posteriormente, estos tipos de bioensayos lo que buscan es determinar variables ya sean cualitativas o cuantitativas Ensayos de Respuesta Directa Entre los ensayos de respuesta directa se pueden encontrar los siguientes: Bioensayos agudos: Cuantifican las concentraciones letales de un xenobiótico a una especie en particular. El valor calculado se denomina concentración letal media (CL 50 ), y representa la concentración que causa la muerte al 50 % de la población experimental, en un tiempo determinado (generalmente 48 o 96 horas) (Esclapés, 1999). 3 De tipo estático: Se efectúa sin la renovación continua del flujo constante de las diluciones sometidas al ensayo. Sin renovación: los organismos se exponen a la misma solución de prueba durante el tiempo de duración del ensayo. Con renovación: los especímenes se someten a una preparación fresca de la misma concentración inicialmente empleada, periódicamente (generalmente cada 24 horas). Tal renovación puede ser necesaria cuando importantes sustancias tóxicas se deterioran, o son absorbidas, o se pierden por cualquier otra razón, con suficiente rapidez para influir considerablemente con los resultados del ensayo. 2,3 Tortorelli; Hernandez. Descripción de un protocolo estandarizado de toxicidad aguda para cladóceros. En línea. Diciembre de 1995 <. 25 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

32 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Bioensayos crónicos: Estiman la concentración efecto media (CE 50 ), la cual es la concentración de la sustancia de prueba que causa un efecto al 50% de la población experimental, al cabo de un tiempo determinado; depende del ciclo de vida del organismo empleado. Alternativamente, un ensayo definitivo puede utilizarse para estimar el tiempo requerido para producir un efecto al 50% de los organismos (TE 50 ), a una concentración específica. Bioestimulación: Se mide la facultad de las aguas residuales o de las sustancias químicas de estimular la multiplicación y el desarrollo de algas, efecto este de eutrofización que frecuentemente se traduce en una superabundancia o proliferación de algas. Bioensayos de repelencia: Trata de medir en el laboratorio las reacciones de escapes de los animales acuáticos frente a un contaminante. Al organismo utilizado (generalmente pez o crustáceo de buen tamaño) se le ofrece la oportunidad de elegir entre aguas "contaminadas" y aguas "limpias" en un tubo o tanque pequeño; el gradiente de interfaz puede ser brusco. Los aparatos y procedimientos miden también, por lo general, cuando existe la atracción hacia el contaminante. Para las especies con motilidad el escapamiento puede ser a veces la respuesta subletal clave, de naturaleza más sensible y más significativa que el deterioro de la reproducción medido mediante ensayos de toxicidad crónicos. Sin embargo, es particularmente difícil predecir, a partir de estos resultados de laboratorio, lo que ocurriría en el medio. Las respuestas de escape pueden estar o no relacionadas con la toxicidad del contaminante, en algunos casos los organismos no pueden soportar determinadas concentraciones tóxicas o pueden ser atraídas por ellas. Bioacumulación: Son necesarios para las sustancias que se acumulan en las plantas y animales acuáticos; las grandes concentraciones de sustancias tóxicas en los tejidos pueden causar la muerte, pero el organismo es capaz de acumular durante algún tiempo cantidades menores sin sufrir daño. En este último caso, los depredadores pueden acumular las sustancias en grado tal que resulte nociva para ellos o para los depredadores del nivel trófico siguiente. 4 4 Tortorelli; Hernández. Descripción de un protocolo estandarizado de toxicidad aguda para cladóceros. En línea. Diciembre de 1995 < ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

33 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Bioensayos de Respuesta Indirecta En este tipo de bioensayos se encuentran dos diferentes que son: Ensayos organolépticos: Algunos contaminantes pueden producir olores o sabores desagradables en los organismos acuáticos. El contaminante puede no ser nocivo para el organismo acuático, pero puede ocurrir que el organismo pierda valor económico. El mejor procedimiento consiste en la evaluación por parte de personas experimentadas en bromatología y emplear gran número de catadores diestros. Ensayos de bioestimulación: Los efectos de los nutrientes adicionales pueden ser indirectos, como por ejemplo, la producción de sustancias tóxicas o la desoxigenación del agua debida a la proliferación de algas TOXICIDAD La toxicología es, la identificación y cuantificación de los efectos adversos asociados a la exposición a agentes físicos, sustancias químicas. La toxicología abarca desde estudios de investigación básica sobre el mecanismo de acción de los agentes tóxicos hasta la elaboración e interpretación de pruebas normalizadas para determinar las propiedades tóxicas de los agentes. En la sociedad moderna, la toxicología es ya un elemento importante de la salud ambiental y de la salud en el trabajo. Ello es así porque muchas organizaciones, tanto gubernamentales como no gubernamentales, utilizan la información toxicológica para evaluar y regular los peligros presentes tanto en el lugar de trabajo como en el medio ambiente general. En la sociedad moderna, la toxicología es ya un elemento importante de la salud ambiental y de la salud en el trabajo. Ello es así porque muchas organizaciones, tanto gubernamentales como no gubernamentales, utilizan la información toxicológica para evaluar y regular los peligros presentes tanto en el lugar de trabajo como en el medio ambiente general. La toxicología es un componente crucial de las estrategias de prevención, pues proporciona información sobre peligros potenciales en los casos en que no hay una exposición humana amplia. 6 5 Tortorelli; Hernández. Descripción de un protocolo estandarizado de toxicidad aguda para cladóceros. En línea. Diciembre de 1995 <. 6 SIBERGEL, Ellen K. Enciclopedia de salud y seguridad en el trabajo. Capitulo 33. En línea. Agosto de 2007< 27 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

34 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Los métodos de la toxicología son asimismo muy utilizados por la industria en el desarrollo de productos, pues permiten obtener una información valiosa para el diseño de determinadas moléculas o formulaciones. En la terminología moderna, con exposición se hace referencia a las concentraciones o cantidad de una sustancia con que están en contacto los individuos o las poblaciones las cantidades presentes en un determinado volumen de aire o de agua, o en una determinada masa de suelo. El término dosis se refiere a la concentración o cantidad de una sustancia que hay en el interior de una persona u organismo expuesto. La dosis letal 50 es la dosis única que, obtenida por estadística, de una sustancia de la que puede esperarse que produzca la muerte del 50% de los animales a los que se haya administrado. El valor de la DL50 se expresa en peso de la sustancia por unidad de peso del animal (miligramos por kilo, mg/kg) Efecto Tóxico El efecto tóxico es el producido por uno o varios agentes tóxicos sobre un organismo, población o comunidad que se manifiesta por cambios biológicos. Su grado se evalúa por una escala de intensidad o severidad y su magnitud está relacionada con la dosis (cantidad de sustancia administrada, expresada generalmente por unidad de peso corporal) o la concentración (sustancia aplicada en el medio) del agente tóxico. El efecto puede ser: Cuantal: consistente en la presencia o ausencia de una característica (p. ej. muerte o existencia de tumores). Letal: la muerte por acción directa como consecuencia de la exposición a una determinada concentración de un agente tóxico. Subletal: se produce por debajo del nivel que causa la muerte como resultado directo de la exposición a una determinada concentración de un agente tóxico. Agudo: aquel causado por acción de sustancias químicas sobre organismos vivos, que se manifiesta rápida y severamente (después de un corto período de exposición: 0-96 h, típicamente.). 7 Enciclopedia on line de prevención de riesgos laborales. En línea. Octubre del 2007< 28 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

35 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Crónico: aquel que se produce, en general, después de un prolongado período de exposición (normalmente se manifiesta después de días o años, según la especie). Aditivo: la magnitud del efecto o respuesta simultánea de dos o más sustancias es igual a la suma de los efectos o respuestas de cada una. Combinado: cuando dos o más sustancias aplicadas al mismo tiempo producen distintos efectos o tienen diferentes modos de acción. De potenciación o sinergismo: cuando la toxicidad de una mezcla de agentes químicos es mayor a la esperada por la simple suma de las toxicidades de los agentes individuales presentes en la mezcla. De inhibición o antagonismo: cuando la toxicidad de una mezcla de agentes químicos es menor a la esperada por la simple suma de las toxicidades de los agentes individuales presentes en la mezcla Toxicidad Aguda La toxicidad aguda tiene por objeto determinar los efectos de una dosis única y muy elevada de una sustancia. Usualmente, el punto final del estudio es la muerte del animal y la toxicidad aguda se expresa por la dosis letal 50, que viene a representar más o menos la dosis de la sustancia que produce la muerte en el 50% de los animales. La observación de los animales se lleva a cabo después de la administración de la sustancia y dura hasta 14 días, después de los cuales los animales son sacrificados y autopsiados. En general, el test se realiza con 5 grupos de 10 animales de cada sexo, aunque existen algunos métodos abreviados que intentan reducir el número de animales a sacrificar. La determinación de la DL50 se suele llevar a cabo en rata y ratón por al menos dos vías de administración entre las cinco posibles (i.v., i.m. ip. s.c. y oral). En el perro y otros animales de tamaño parecido, el punto final del estudio no suele ser la muerte del animal, sino la determinación de la dosis que produce unos severos efectos adversos Pruebas de Toxicidad El propósito de las pruebas de toxicidad es obtener información útil para lograr la protección de los organismos acuáticos de una especie determinada o, de todas las comunidades que integran la biota de un ecosistema, de los peligros ocasionados por las substancias peligrosas arrojadas al ambiente por el hombre. 29 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ

36 DISEÑO DE UN SISTEMA A NIVEL PILOTO PARA LA REMOCIÓN DE PLOMO Y ZINC POR DEBAJO DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (CL 50-48) PARA Daphnia pulex Ecotoxicidad Crónica Son los efectos adversos totales en lo viviente, producidos por una ecotoxina actuando de modo continuo durante un período considerable. La perturbación continua de un ecosistema producida por una ecotoxina, determina en ciertas especies, no su desaparición inmediata, sino una disminución de su potencial vital; soportan la presencia de esa ecotoxina, pero no progresan en la colonización de ese medio e incluso podrían desaparecer con el tiempo. Este fenómeno es llamado ecotoxicidad crónica. 2.4 ÍNDICES DE TOXICIDAD Los índices de toxicidad son los parámetros toxicológicos que se utilizan en la evaluación de riesgos y se obtienen de los estudios de dosis-respuesta. Los valores de estos parámetros son los que se comparan con las dosis suministradas que se estiman en los estudios de exposición a tóxicos ambientales. La mayoría de los valores publicados de los índices de toxicidad se calcularon en base a efectos observados experimentalmente en exposiciones controladas de animales de laboratorio Concentración Letal Media (CL50) Concentración letal 50. Es la concentración, obtenida por estadística, de una sustancia de la que puede esperarse que produzca la muerte, durante la exposición o en un plazo definido después de ésta, del 50% de los animales expuestos a dicha sustancia durante un periodo determinado. El valor de la CL50 se expresa en peso de sustancia por unidad de volumen de aire normal (miligramos por litro, mg/l) Dosis Letal Media (DL50) Dosis Letal 50. Dosis individual de una sustancia que provoca la muerte del 50% de la población animal debido a la exposición a la sustancia por cualquier vía distinta a la inhalación. Normalmente expresada como miligramos o gramos de material por kilogramo de peso del animal. 30 ANGELA VARGAS REYES TERESITA ROJAS MARTÍNEZ